[논문]염증성 장 질환 및 장내균총 개선 천연물 유래 신바이오틱스 유제품개발

오남수; 신용국; 김영훈; 김세헌

염증성 장 질환 및 장내균총 개선 천연물 유래 신바이오틱스 유제품개발
Development of natural synbiotic dairy foods for improving inflammatory bowel disease and gut microbiota 원문보기

축산식품과학과 산업, v.6 no.1, 2017년, pp.46 - 54

오남수 (서울우유협동조합 중앙연구소) , 신용국 (서울우유협동조합 중앙연구소) , 김영훈 (전북대학교 동물자원학과 및 우유유전체연구소) , 김세헌 (고려대학교 생명과학대학 식품공학과)

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AI 본문요약
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문제 정의

따라서 섭취 시 장 내에서의 기능성과는 별도로 항산화 기능성 발효유 및 프로바이오틱스 혼합제제로서의 활용 가능성을 1차적으로 확인하였으며, 이어 장 내 염증성 질환과 균총 변화에 대한 영향에 대해 추가적인 연구를 통하여 새로운 건강기능성 시장에 대한 가능성을 가늠해 보고자 하였다.
따라서, 본문에서는 최근 기능성식품 시장의 성장과 더불어 향후 건강기능 식품의 신규 원료로서 식품 산업에 적용을 위한 식물유래 비탄수화물성 소재의 프리바이오틱스의 가능성과 특정 프로바이오틱스 유산균과의 상보적 상승작용에 기반하여 서울우유, 고려대학교 및 전북대학교 공동연구진이 연구한 천연 식물추출물 유래 신바이오틱스 소재를 활용한 장기능개선 및 면역증진 유제품 개발과정에서 도출된 연구결과를 함께 언급하고자 하였다.

제안 방법

따라서 본 연구진은 꾸지뽕잎 및 L. gasseri 505을 포함하는 신바이오틱스 소재의 AOM/DSS 유도 대장암 모델을 통하여 대장암 예방효과를 검증하였다. 체중변화, 대장길이, 종양발생 수 및 대장 구조를 확인한 결과 꾸지뽕잎 및 L.
이에 본 연구진은 전통식품과 약 100종의 국내 특용 작물 및 자생식물 자원을 확보하여 프리바이오틱스 소재로써의 이용가능성을 검토하기 위해, 추출물(MeOH 추출물)들에 함유된 총 페놀 함량을 분석하여 높은 함량의 총페놀 화합물을 함유하는 특용식물자원 꾸지뽕잎 추출물을 선별하여 프리바이오틱스로서의 가능성을 확인하였다(Oh et al. 2016a).

성능/효과

체중변화, 대장길이, 종양발생 수 및 대장 구조를 확인한 결과 꾸지뽕잎 및 L. gasseri 505 단독으로 투여하였을 때보다 신바이오틱스 소재를 투여하였을 때 대장암 예방효과가 우수한 것을 확인하였다(그림 6).
따라서 대장암 예방과 치료를 위한 프로바이오틱스에 대한 관심과 연구 역시 증가하고 있다. 따라서 본 연구진은 대장암 모델에서 신바이오틱스 소재를 투여하였을 때 장내균총의 개선 변화에 대한 연구를 실시하였으며 그 결과, 병원성 세균의 증식을 억제하고 Lactobacillus, Bifidobacteria의 성장을 촉진시킴으로써 장내 dysbiosis를 억제함을 확인하였다(그림 9).
이 연구에서 chlorogenic acid으로의 흡수율은 33%정도인 반면 caffeic acid로서의 흡수율은 95% 정도로 caffeic acid는 quinic acid가 에스테르 결합된 형태보다 세배 정도 더 잘 흡수되는 것으로 나타났다. 따라서 식품 및 식물체속에 존재하는 고기능성 항산화성분인 chlorogenic acid와 같은 hydroxycinamic acid를 이용한 건강기능성 식품의 제조 시 인체에서의 흡수 및 작용은 효소적인 작용에 크게 의존되며 유용물질의 흡수율에 지대하게 영향을 미치는 것으로 판단된다.
마우스 분변 내에서 SCFA 분석 결과, 신바이오틱스 소재를 투여하였을 때 acetate, propionate, butyrate가 유의적으로 증가하였음을 확인하였다. 또한, 장점막 면역에 중요한 역할을 하는 IgA가 AOM/DSS 대장암 유도로 인해 감소하였으나 신바이오틱스 소재 투여 시 정상 그룹 수준으로 회복하는 것을 확인하였다(그림 8). 최근 ‘omic’의 발달이 장내 미생물의 생태학에 대한 이해를 넓혔다.
또한, 전염증성 사이토카인 및 염증관련 인자가 모든 그룹에서 AOM/DSS 그룹에 비해 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었으며, 항염증 사이토카인은 프로바이오틱스, 프리바이오틱스 및 신바이오틱스 소재를 처리하였을 때 AOM/DSS 그룹에 비해 유의적으로 증가하였다(그림 7).
마우스 분변 내에서 SCFA 분석 결과, 신바이오틱스 소재를 투여하였을 때 acetate, propionate, butyrate가 유의적으로 증가하였음을 확인하였다. 또한, 장점막 면역에 중요한 역할을 하는 IgA가 AOM/DSS 대장암 유도로 인해 감소하였으나 신바이오틱스 소재 투여 시 정상 그룹 수준으로 회복하는 것을 확인하였다(그림 8).

후속연구

이와 관련, 레드와인에 함유되어 있는 폴리페놀 성분들이 장내일부 세균들의 성장을 선택적으로 향상시켜 줄 수 있는 것임을 시사한 소규모 예비임상 시험결과가 발표(Queipo-Ortuño et al. 2012)되어 향후 폴리페놀 프리바이오틱스는 장내 미생물 성장뿐만 아니라 기능성을 갖는 생성물(루틴에서 퀘르세틴) 및 분해물도 생성(Protocatechuic acid; 항산화, 항염증, 항암)하기 때문에 한층 더 연구가 활발히 진행될 것으로 예상된다.
신바이오틱스는 발효유, 치즈, 건강음료, 소스, 쿠키, 빵, 이유식, 아이스크림 및 건강기능식품 등 다양한 형태로 제조되고 있으며, 신바이오틱스 시장은 계속해서 성장하는 추세이다. 국내외에도 이러한 신바이오틱스 기능성을 이용한 유제품들이 개발되어 있으나, 프로바이오틱스가 갖는 생리활성과 프리바이오틱스가 갖는 생리활성의 다양한 조합을 통해서 건강기능성이 강화된 다양한 형태의 고부가가치 제품의 개발로 이루어 질 수 있기 때문에, 신바이오틱스에 대한 연구는 앞으로 더욱 활발하게 이루어질 것으로 기대된다. 또한 특히, 신바이오틱스를 이용한 발효유뿐만 아니라 이러한 천연추출물을 포함한 기능성 우유 및 프리바이오틱스 분유 등의 유제품으로의 확장도 가능케 하여 향 후 유가공 산업과 연계하여 침체되어있는 시장의 타개책으로 신규 고부가가치 유제품의 개발을 가능하게 할 것으로 기대하고 있으며, 기능성 축산물의 도입과 국내 식품 시장의 활성화에 도움을 줄 수 있을 것으로 여겨진다.
하지만, 아직까지 대부분의 신바이오틱스 연구는 비소화성의 oligosaccharide을 활용한 것이 대부분이며 비탄수화물 계열의 프리바이오틱스와 프로바이오틱스의 시너지 효과를 평가한 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 국내의 다양한 천연식품소재를 대상으로 이에 대한 프로바이오틱스 및 non-carbohydrate 프리바이오틱스 소재 연구가 시급한 것으로 판단된다. 따라서 본 연구진은 꾸지뽕잎 및 L.
국내외에도 이러한 신바이오틱스 기능성을 이용한 유제품들이 개발되어 있으나, 프로바이오틱스가 갖는 생리활성과 프리바이오틱스가 갖는 생리활성의 다양한 조합을 통해서 건강기능성이 강화된 다양한 형태의 고부가가치 제품의 개발로 이루어 질 수 있기 때문에, 신바이오틱스에 대한 연구는 앞으로 더욱 활발하게 이루어질 것으로 기대된다. 또한 특히, 신바이오틱스를 이용한 발효유뿐만 아니라 이러한 천연추출물을 포함한 기능성 우유 및 프리바이오틱스 분유 등의 유제품으로의 확장도 가능케 하여 향 후 유가공 산업과 연계하여 침체되어있는 시장의 타개책으로 신규 고부가가치 유제품의 개발을 가능하게 할 것으로 기대하고 있으며, 기능성 축산물의 도입과 국내 식품 시장의 활성화에 도움을 줄 수 있을 것으로 여겨진다.
동물모델에서 대장암을 억제하는 프리바이오틱스, 프로바이오틱스 및 신바이오틱스의 긍정적인 효과에도 불구하고, 인간에서 대장암 발생과 예방에 대한 효과는 아직 부족한 실정이다. 이와 관련된 좀 더 많은 연구 근거들이 모인다면 농생물 자원 유래 신바이오틱스 소재의 장기능 및 장내균총 개선 기능성을 지닌 고부가가치 식품 소재 개발을 통해 기존의 건강기능식품과 차별화된 장건강 기능성 프리미엄 식품 시장을 창출할 수 있을 것이라 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	프리바이오틱스는 어떤 물질인가?	따라서 장 microbiota 군락 변화를 조절하면 면역관련 질병과 대사성증후군 및 관련 질병을 효율적으로 치료하고 예방할 수 있어, 인체에 유익한 장 microbiota 군락의 활성화 혹은 질병 유발 장 microbiota 군락의 활동억제를 타겟으로 하는 미생물 소재 연구가 세계적으로 주목받고 있는 중이며, 우리나라 농식품산업 발전을 위해 장 microbiota를 타겟으로 하는 발효미생물에 대한 연구가 국가적 차원에서 절실히 요구되고 있다. 특히 프리바이오틱스(Prebiotics)는 장내에 서식하고 있는 미생물들의 성장과 활력에 선택적으로 작용하여 숙주에게 유익한 영향을 주는 비소화성 식품 성분들을 총칭하는 물질로서 생균제에 기질로 작용하여 궁극적으로는 숙주의 건강을 향상시키는 기능을 발휘하는 것으로 알려져 있다. 최근까지 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌, 펙틴 등의 식이섬유와 non-digestible carbohydrate인 oligosaccharide (fructooligo-, galactooligo-, maltooligo-, inulooligo-)들이며, 이들은 특정 균주의 선택적인 성장을 촉진하여 장관 내 미생물 균총의 성장과 증식에 관여하는 것으로 알려져 있으나 프리바이오틱스에 대한 정의에 대해서는 여러 가지 다양한 관점이 존재하고 있다.
	프로바이오틱스와 프리바이오틱스의 혼합물로서 신바이오틱스는 어떤 장점을 갖는 가?	신바이오틱은 프로바이오틱스와 프리바이오틱스의 혼합물로서 단일제제로 혼합되어 섭취되게 된다. 신바이오틱스로서 의약품 또는 식품은 섭취되어 프로바이오틱스와 프리바이오틱스가 갖는 각각의 생리활성이 동시에 나타나며, 두 요인의 시너지 효과가 발생한다는 장점이 있다(그림 3). 이러한 유용성으로 인해 최근 여러 연구들이 신바이오틱의 기능성에 대해 집중하여 그 효과들이 검증되고있는 추세이다.
	hydrocinnamic acid는 어디에 존재하는 가?	페놀류에 속하는 hydrocinnamic acid들은 커피, 차, 사과, 배과류, 감자의 덩이줄기, 토마토, 시금치, 브로컬리, 복숭아 등 식물체에 섬유질의 형태로 고농도 존재한다. 대부분의 섬유질은 배변을 통해서 배출되나 일부분은 이러한 식품 속에 존재하는 섬유소로부터 hydrocinnamic acid가 효소적인 분해를 통해서 생성되고 이러한 효소적인 분해 작용은 소장의 상피세포에서도 검출이 되나 대부분은 대장 상피세포에서 검출 되는 것으로 판단할 때 장내 미생물이 분비하는 분해효소가 이러한 유용한 hydrocinnamic acids 류를 생성하는 중요한 인자로 보고되고 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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